Дыхательная система. 
Биология медоносной пчелы и пчелиной семьи

Строение дыхательной системы

Дыхательная система насекомых (рис. 23) своеобразна и характеризуется тем, что снабжение тканей и клеток тела кислородом обеспечивается непосредственно. Она состоит из большого числа сильно разветвленных воздухоносных трубок — трахей, пронизывающих все тело. Трахеи открываются наружу дыхальцами (стигмами), а мельчайшие разветвления трахей образуют трахейные капилляры — трахеолы. У медоносных пчел крупные трахейные стволы образуют сильные расширения — воздушные мешки.

Дыхальца, или стигмы, расположены по бокам сегментов груди и брюшка. У пчелы 10 пар дыхалец — три пары на грудном отделе и семь пар на брюшном.

Рис. 23. Дыхательная система пчелы:

А — воздушные мешки и главные трахейные стволы; Б — продольный разрез брюшного дыхальца; В — часть трахеи при сильном увеличении;

Г — разветвления трахеи и трахеолы в мышечной ткани; т — трахеи;

1 д — первое грудное дыхальце; вм — воздушные мешки; д — вход в дыхательную камеру; м — мышца замыкающего аппарата; в — волоски; сп — спиральные утолщения; эк — эпителиальные клетки; тр — трахеолы

Дыхальца имеют сложное строение. С наружным воздухом дыхальце сообщается через небольшое продольное отверстие. Через это отверстие воздух попадает в сферическую полость — дыхательную камеру, внутренние стенки которой обильно покрыты волосками. Сеть волосков выполняет функцию фильтра, проходя через который воздух очищается от механических примесей — зерен цветочной пыльцы, пыли. Кроме того, они предотвращают проникновение через этот фильтр ряда паразитов.

Так, Д. Ли отметил, что молодые пчелы имеют в дыхальцах мягкие эластичные волоски, через которые легко проникает в трахею клещ акарапис вуди. У пчел старше 9-дневного возраста волоски затвердевают, и клещи через такую решетку волосков проникнуть не могут, поэтому в этом возрасте пчелы не заражаются.

От переднего края дыхательной камеры отходит ветвь трахеи, которая открывается вторым концом в воздушном мешке. Отверстие трахеи имеет вид щели. В месте ее отхода находится запирающий аппарат, который состоит из двух пружинящих кусков хитина, связанных запирающей мышцей. Сближая края пластин, она закрывает трахею, и воздух при этом не может поступать в нее. Закрывание и открывание дыхалец обеспечивает более интенсивный обмен газов при дыхательных движениях насекомого. При закрытом дыхальце полностью прекращается доступ воздуха в трахейную систему, что позволяет пчелам длительное время находиться в отравленном воздухе, изолировав себя от него.

Трахея представляет собой трубку, стенки которой состоят из двух слоев: внутреннего хитинового (интимы) и внешнего однослойного трахейного эпителия (матрикса).

Внутренний хитиновый слой содержит тонкую экзокутикулу, которая образует спиральные утолщения (тенидии, или спираль). Эти утолщения постоянно поддерживают трахею в расправленном состоянии. Одновременно спиральные утолщения придают трахеям прочность, гибкость и растяжимость. Так, при повышении давления трахея может укоротиться на 20—30%, а при растяжении увеличиться почти вдвое без нарушения ее строения и функции.

Отходящие от дыхалец короткие трахейные стволы ведут в воздушные мешки. Одна пара самых крупных воздушных мешков расположена симметрично по бокам брюшка. В груди расположены четыре парных и два непарных мешка. В мешках отсутствуют спиральные утолщения, поэтому их стенки могут спадать при сжатии брюшка и увеличиваться при его расширении. В голове и груди воздушные мешки не могут спадаться, как в брюшке, так как они постоянно заполнены воздухом и сохраняют свой объем.

Стигмы дыхательной пластинки жалоносного аппарата также соединены с небольшими воздушными мешками, которые дают отростки в большие воздушные мешки.

Мешки брюшка, груди и головы соединены друг с другом трахейными стволами.

Воздушные мешки обеспечивают интенсивное дыхание пчелы во время полета, когда необходим добавочный кислород в связи с повышенным уровнем обмена веществ. Кроме того, за счет них уменьшается удельная масса пчелы, что в значительной степени облегчает ее полет. Воздушные мешки делают возможным изменения объема внутренних органов (кишечника, яичника), не оказывая влияния на внешние размеры тела пчелы. Так, например, у молодой неплодной матки хорошо развитые воздушные мешки выполняют свою основную роль в первые дни ее жизни, когда она совершает очистительные и брачные полеты. После спаривания же с трутнями у матки сильно увеличиваются в размерах яичники за счет сжатия воздушных мешков брюшка и она теряет способность к полетам. У маток в семьях, готовящихся к роению, резко снижается уровень кладки яиц, что ведет к уменьшению объема яичников, а воздушные мешки вновь расправляются, заполняясь воздухом, и матка приобретает способность к полету.

От воздушных мешков отходят многочисленные трахеи. Они ветвятся, образуя все более тонкие трубочки. Все органы пчелы оказываются пронизанными трахеями, приносящими к ним воздух. Диаметр трахей постепенно уменьшается. Мельчайшие трахеи с просветом в 1 мкм и менее называются трахеолами. Они лежат непосредственно на поверхности клеток, но иногда проникают и внутрь них. Некоторые трахеолы, имеющие диаметр до 2—5 мкм, заканчиваются особой трахейной клеткой. Внутри этих клеток трахеола разделяется. Стенки трахеол и трахейных клеток проницаемы для газов и воды. Концы их всегда замкнуты, поэтому обмен газов происходит через их стенки.